Виступ "Кроки до STEM-освіти на уроках географії"

 

 

 

 

 

 

 

Кроки до STEM-освіти

на уроках географії

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала Світлана Погрібна, вчитель опорного закладу

«Мартинівський ліцей»

Мартинівської сільської ради

Полтавського району

Полтавської області

 

STEM – це  поєднання природничих наук (S – science), технологій (T – technology), інженерії (Е – engineering ) та математики (М – mathematics) [9]. 

У більшості країн світу STEM є пріоритетним напрямом в освіті. І це не дивно, оскільки, кожен з компонентів STEM вносить свій вклад у різнобічність освіти. Наука дає учням глибоке розуміння навколишнього світу. Технології готують молодь до роботи в сфері високотехнологічних професій. Інженерія дозволяє удосконалювати навички вирішення проблем і застосовувати знання в нових проєктах. Математика дозволяє аналізувати інформацію, приймати усвідомлені рішення. Інтегративність у STEM-освіті пов’язує ці дисципліни в єдину систему.

Базою для STEM-освіти виступають наукові методи, математичне моделювання, інженерний дизайн та інноваційне мислення. STEM-освіта  поєднує точні науки з креативним підходом і сприяє розвитку обох сторін в особистості учнів 8.

STEM-освіта є невіддільною частиною концепції Нової української школи (НУШ), адже націлена не лише на здобуття знань, а й на одержання компетенцій 5. Серед компетенцій НУШ, що перетинаються із цілями STEM:

              розвиток логічного та математичного мислення;

              розуміння природи та технологій із позиції точних наук;

              освіченість в інформаційно-комунікаційних технологіях, уміння їх використовувати;

              здатність креативно мислити та проявляти творчі здібності [9].

 STEM-освіта зараз фактично в усіх на вустах. Це тренд, на який покладаються величезні надії, як от популяризація інженерно-технологічних професій серед молоді та підвищення поінформованості про можливості зробити кар’єру в інженерно-технічній сфері. Так, природничо-математичні науки можуть бути дуже цікавими, головне правильно їх подати школярам.

На думку вчених Поліхун Н. І., Постової К. Г., Сліпухіної І. А., Онопченко Г. В., Онопченко О. В. у ході STEM-діяльності в учнів формуються уміння визначати актуальні проблеми сьогодення та виокремлювати, формулювати та аналізувати їх, висувати гіпотези щодо розв’язання обраної проблеми,  визначати мету та завдання дослідження, складати план діяльності, визначати пріоритетні цілі, здійснювати пошук та аналіз інформації, підбирати ефективні методи дослідження та використовувати цифрові технології фіксації отриманих даних, моделювати, знаходити нові конструктивні рішення та ідеї, презентувати результати дослідження, здійснювати самоаналіз та рефлексію.

Завдяки STEM-освіті на уроках географії  відбувається ефективне засвоєння учнями навчального матеріалу; вони краще розуміють предмети та процеси; освітній процес стає для них цікавим, тому зростає мотивація вчитися. Діти проявляють оригінальність мислення, навчаються формулювати дослідницьке питання та комплексно шукати рішення. Після закінчення старшої школи такі випускники мають широкі можливості здобути престижну вищу технічну освіту в найкращих вишах країни та за кордоном, а в майбутньому знайти високооплачувану роботу в будь-якій країні світу 6.

Педагоги, які використовують STEM-підхід, наочно передають знання й навички, спонукають учнів до самостійності. Вони можуть ширше використовувати неординарні підходи в навчанні, навчати більш мотивованих та зацікавлених учнів, відходити від стандартних систем оцінювання за відтворені знання, натомість – сприяти креативності. Інструменти STEM дозволяють урізноманітнювати освітній процес та унаочнювати кожен урок, роблячи знання більш доступними для розуміння та запам’ятовування. Мета вчителя у STEM-освіті для учнів не тільки продемонструвати та максимально просто пояснити зв’язки між процесами, а також посприяти самостійності в навчанні. Цим цілям якнайкраще відповідають досліди, проєкти.  

Впровадити методи STEM-освіти в освітній процес неважко, потрібна лише мотивація вчителя, творчий підхід до пояснення навчального матеріалу та вміння пояснювати учням зв’язки між предметами та дисциплінами у вивченні конкретних процесів.

 STEM-освіта має і слабкі сторони: відсутність навчених фахівців,  відповідного обладнання, низька швидкість інтернету, недостатній рівень інформаційної безпеки, складність у впровадженні, потребує багато часу на підготовку та  проведення занять, низька забезпеченість освітнього процесу інтегрованими програмами    за напрямами STEM 3.

До основних переваг STEM-освіти відносять:

-         демонстрація учням застосування науково-педагогічних знань у реальному житті;

-         проєктна діяльність;

-         інтегрований підхід до навчання природничих дисциплін;

-         підготовка до сприйняття технологічних інновацій;

-         у центрі уроку – проблема чи практичне завдання;

-         застосування отриманих знань у реальному житті;

-         впевненість у власних можливостях;

-         робота в команді;

-         розвиток критичного мислення;

-         креативні та інноваційні підходи до проєктів;

-         підвищення інтересу до природничих дисциплін;

-         прямий шлях від навчання до кар’єри;

-         підготовка до життя в інноваційному суспільстві;

-         визначення компетентнісного фахівця.

Отож, головна ціль STEM-освіти – виховати учня, здатного самостійно опановувати великі масиви інформації, вміти користуватися новими технологіями та творчо підходити до пошуку рішень. На цьому шляху вчитель може використовувати перевірені формати роботи, а може – покреативити та придумати власні. У впровадженні методів STEM-освіти в освітній процес необхідно слідкувати за реакцією учнів та здійснювати зворотний зв’язок, щоб навчання було цікавим та плідним.

 За висловлюванням А. Дістервега, справжній учитель не повідомляє істину, а вчить її шукати… Процес навчання має не тільки давати учням знання, формувати вміння, навички, впливати на їх свідомість і поведінку, а й розвивати активну пізнавальну діяльність, що є рушійною силою  розвитку особистості.

 Результатом організації STEM-навчання є сформовані у здобувачів освіти такі STEM-компетентності, як: уміння поставити проблему; уміння сформулювати дослідницьке завдання й визначити шляхи його вирішення; уміння застосовувати знання в різних ситуаціях, розуміти можливість інших точок зору щодо розв’язання проблем; уміння оригінально розв’язати проблему; уміння застосовувати навички мислення високого рівня [1, с. 27].

Вивчення географії у 6-9 класах ліцею відбувається шляхом впровадження методу графічно-знакових навчальних моделей, використання технології продуктивного навчання, яка передбачає здійснення навчання учнів через практику, тому є практичні завдання, які відповідають повністю або частково вимогам навчання у стилі STEM. Завдяки таким вправам, мініпроєктам, дослідженням йде поступовий розвиток дослідницьких навичок учнів. Вони виступають у ролі  дослідників, дізнаються нове і діють: спостерігають, моделюють, експериментують, застосовуючи математичні розрахунки, створюючи певну модель природних, суспільних чи економічних явищ.

Учні 6 класу  виготовляли модель гномона, за допомогою якого  вимірювали довжину тіні у різний час доби, висоту Сонця над горизонтом (кут падіння сонячних променів). Отримані дані заносять до робочого зошита та складають схему зміни положення Сонця протягом дев’яти місяців. Обов’язково позначають температуру повітря, щоб зробити висновок про її залежність від висоти Сонця над горизонтом.

Під час вивчення теми «Глобус-модель Землі» вимірювали  довжину кола екватора  за допомогою нитки та лінійки; під час вивчення теми «Зображення Землі на карті» навчилися  створювати кути за допомогою маркерів чи ручок.

У темі «Літосфера» із допомогою пластикової пляшки,   щебеню, глини, піску, подрібненої крейди, ґрунту, кам’яної солі створювали модель залягання гірських порід у земній корі, вивчали водопроникні та водотривкі гірські породи.

 Щоб зрозуміти і запам’ятати внутрішню будову планети (внутрішнє і зовнішнє ядра, мантія, земна кора) створювали її модель із пластиліну, паперу та знаходили і демонстрували природні об’єкти такі, як яблуко, яйце, персик, абрикоса або слива, що розкривають особливості внутрішньої будови Землі.

 Створювали модель вулкана.  Брали порожню пляшку, пластилін, соду, оцет та барвник. Перед початком досліду  виготовляли макет вулкана. Всередину  насипали соду з барвником, додали оцет та спостерігали виверження.  Оцет вступає в реакцію з содою і відбувається хімічне явище: виділяється вуглекислий газ і піна, що демонструє виверження вулкана.

Під час вивчення теми «Атмосфера» створювали модель будови атмосфери за допомогою паперової аплікації: на папір блакитного або синього кольору наклеювали  відповідно до висоти розміщення (застосування масштабування) половинки кружечків білого кольору, на яких прописували назви «тропосфера», «стратосфера», «мезосфера», «термосфера», «екзосфера» та прикріплювали у тропосфері вату, яка означала хмари, у стратосфері кольорову нитку як озоновий шар, у термосфері аплікацію полярного сяйва.

Можна створювати  малюнки  за допомогою прямокутної системи координат (роза вітрів, графіки зміни температури).

За допомогою пластикових тарілок учні розробляли модель обертання Землі навколо Сонця.  Фломастерами  промальовували лінії екватора, тропіків та полярних кіл, обов’язково показували ступінь освітлення планети відповідно до дат сонцестояння та рівнодення.

Для кращого розуміння залежності температури повітря, атмосферного тиску, хмарності та опадів створювали модель Землі – картонний круг, на який наносили середню температуру на екваторі, у тропіках, помірних широтах і полюсах, наклеювали на ці широти букви «Н» (низький тиск) та «В» (високий тиск), хмари та сонце прикріплювали за допомогою паперових дуг або дуг із проволоки. Стрілками вказували напрям руху постійних вітрів.

Під час вивчення теми «Вітер» учні створюють моделі місцевих вітрів, щоб розібратися у деталях їх виникнення, напрямках руху. Для моделей використовують вату, кольоровий папір, картонні коробки, нитки, ламінатор.

У темі «Гідросфера» учні з допомогою пластиліну створювали моделі річкової долини, річкових порогів та водоспаду, потім додавали воду, щоб побачити, як під час паводку чи повені піднімається рівень води у річці, як рухається вода на порогах чи як падає вода у водоспаді.

У темі «Біосфера» для визначення  впливу складу ґрунту, зволоження та температури на проростання рослин, займаємося пророщуванням городньої культури (на вибір учнів – гарбуз, квасоля, цибуля) у стаканчиках із ґрунтом, піском, глиною, щебнем та ґрунтом, до якого додали кам’яну сіль.               Під час вивчення  теми «Природні комплекси»  виконується практична робота (на місцевості) «Опис природного комплексу». Поряд із закладом освіти є парк та ставок, один із яких обирається для вивчення. Учні визначають географічне положення, використовуючи карту або план  місцевості, форму рельєфу, гірські породи, орієнтовну глибину залягання ґрунтових вод (за глибиною місцевих колодязів), ґрунт, тип рослинності та її видовий склад, види тварин. Досліджують вплив людей на стан даної екосистеми внаслідок її використання, виявляють екологічні проблеми та  пропонують варіанти їх розв’язання.

У 7 класі під час вивчення материків учні створювали макети материків, використовуючи картон, на який наклеювали контурну карту власне материка на товстій картонній основі, щоб показати висоту материка над океаном. На контурній карті  створювали пластилінові гори, вулкани, найвищу точку материка, річки. Пустелі моделювали з допомогою клею, який наносили на певну територію та посипали  піском. Робили аплікації у вигляді дерев, щоб показати лісові природні зони та типових представників тваринного світу для кожної природної зони.

На завершення вивчення материків «Південна Америка» та «Північна Америка» у ході проведення досліджень, пов’язаних із ознайомленням різноманітності  об’єктів  природної спадщини ЮНЕСКО, учні відкривають для себе унікальність природи, обирають кілька найцікавіших, складають маршрут мандрівки, прораховують його довжину, визначають час  проходження, наносять на контурну карту дані об’єкти та сам маршрут, обирають транспорт для подолання відстаней.

Під час вивчення природних зон можна спрогнозувати зміну меж природних зон при підвищенні температури на 5°С, визначити зміни флори, фауни, затрат населення на будівництво житла,  на опалення.

Під час повторення кусу географії 7 класу школярі реалізовували проєкт «Географія українського борщу», з’ясовували країни походження овочів, що входять до складу страви.

У 8 класі практикую дослідження «Ландшафти своєї місцевості, їх освоєння та використання», у ході проведення якого учні знайомляться із різноманітністю ландшафтів свого населеного пункту.  Роблять світлини різних територій, знімають відео, охоплюючи таким чином природні, природно-антропогенні та антропогенні ландшафти. Учні за картою ландшафтів визначають клас, тип, фізико-географічні зону, край (провінцію),  область, район. Дають оцінку освоєння та зазначають напрямки використання ландшафтів. У висновку обов’язково наголошують, які ландшафти потребують охорони та обґрунтовують свій вибір. Результати оформляють у формі  презентації.

 У 9 класі під час вивчення теми «Туризм» діти складають туристичні маршрути по території  нашої  громади. Здобувачі освіти працюють з гугл-картами, розраховують відстань між туристичними зупинками, описують історичні та природні пам’ятки  рідного краю, проводять економічні розрахунки на транспортні витрати, затрати на проживання та харчування.

 При вивченні населення на уроках географії у 9 класі  діти працюють зі статистичними даними, застосовуючи математичні компетентності. Проводять дослідницьку роботу по історії заселення свого населеного пункту та кількісної зміни населення протягом певного періоду під впливом різноманітних факторів.

У 10 класі можна реалізувати проєкт «Модна географія». Нанести на карту виробників світових брендів одягу, взуття, аксесуарів. Результати досліджень оформити за допомогою паперопластики,  ниткографії.

Усі дослідження навчальної програми з географії для учнів 6-9 класів містять  складову STEM, оскільки передбачають використання математичних знань та умінь, уміння працювати з різними комп’ютерними програмами, на різних онлайн платформах чи сервісах.

 Отже, STEM-освіта – це один із найсучасніших напрямів освітнього процесу ХХІ століття, оскільки передбачає інтегрований підхід, вдале поєднання креативності та технічних знань.

 STEM-освіта покликана формувати у здобувачів освіти економічну культуру, підприємницькі здібності, економічне та раціональне мислення, критичну самооцінку, готує до професійного самовизначення та життя в інноваційному суспільстві.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Балик Н. Р., Шмигер Г. П. Підходи та особливості сучасної STEM-освіти. Фізикоматематична освіта. 2017. Вип. 2 (12). С. 26–30.

2. Збірник матеріалів «STEM-школа – 2021» / уклад.: Н. І. Гущина,І. П. Василашко, О. О. Патрикєева, О. В. Коршунова, Л. Г. Булавська — К. : Видавничий дім «Освіта», 2021. 155 с. – Режим доступу: http://yakistosviti.com.ua/userfiles/image/2021_Zbirnyk_STEMschool_1.pdf (дата звернення 24.09.2023).

3. Збірник матеріалів «STEM-школа – 2022» / уклад.: C. Л. Горбенко, Н. І. Гущина, Л.  Г. Булавська, І. П. Василашко, О. В. Коршунова — К. : Видавничий дім «Освіта», 2022. 215 с. – Режим доступу: http://yakistosviti.com.ua/userfiles/image/2022_Zbirnyk_STEM-school.pdf (дата звернення 24.09.2023).

4. Жукова В. М. Впровадження STEAM-технології в освітній процес . – Режим доступу: https://fitu.kubg.edu.ua/images/stories/Departments/kitmd/Internet_conf_17.05.18/s1/1_Zhukova.pdf (дата звернення 24.09.2023).

5. Концепція  розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти). - Електронний ресурс. – URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/960-2020-%D1%80#Text

6. Лист ІМЗО від 15.08.2022 № 22.1/10-1080 «Методичні рекомендації щодо розвитку STEM-освіти в закладах загальної середньої та позашкільної освіти у 2022/2023 навчальному році». – Режим доступу: https://imzo.gov.ua/2022/08/15/lyst-imzo-vid-15-08-2022-22-1-10-1080-metodychni-rekomendatsii-shchodo-rozvytku-stem-osvity-v-zakladakh-zahal-noi-seredn-oi-ta-pozashkil-noi-osvity-u-2022-2023-navchal-nomu-rotsi/ (дата звернення: 24.09.2023).

7. STEM-освіта. Професійний розвиток педагога: збірник спецкурсів/ О. В. Коршунова, Н. І. Гущина, І. П. Василашко, О. О. Патрикєева. — К.: Видавничий дім «Освіта», 2018. — 80 с. - Електронний ресурс. – URL: http://yakistosviti.com.ua/userfiles/file/STEM-osvita_kurs.pdf

8.Упровадження STEM-освіти в умовах інтеграції формальної і неформальної освіти обдарованих учнів: методичні рекомендації / Н. І. Поліхун, К. Г. Постова, І. А. Сліпухіна, Г. В. Онопченко, О. В. Онопченко. – Київ : Інститут обдарованої дитини НАПН України, 2019. – 80 с. - Електронний ресурс. – URL: https://core.ac.uk/download/pdf/286032301.pdf

9. Ярусевич О. Що таке STEM-освіта та як впровадити її в навчальний процес? – Режим доступу: https://buki.com.ua/news/stem-osvita/#4 (дата звернення 24.09.2023).